[發(fā)明專利]一種基于高斯迭代算法的太赫茲材料內(nèi)部缺陷檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810570075.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN108732125B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡大海;王亞海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號(hào): G01N21/3586
• 分類號(hào): G01N21/3586;G01N21/95
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明公開了一種基于高斯迭代算法的太赫茲材料內(nèi)部缺陷檢測方法，包括：進(jìn)行材料內(nèi)部缺陷檢測，通過對(duì)待測材料目標(biāo)進(jìn)行二維平面掃描獲得目標(biāo)的散射數(shù)據(jù)；對(duì)目標(biāo)的散射數(shù)據(jù)關(guān)于頻域作傅里葉逆變換到時(shí)間域；對(duì)反應(yīng)在被測材料前表面和后表面的時(shí)域信號(hào)加門函數(shù)；經(jīng)過門函數(shù)處理后的信號(hào)關(guān)于時(shí)域作傅里葉變換；求解三維像函數(shù)并進(jìn)行三維圖像顯示材料樣品的內(nèi)部缺陷。本發(fā)明針對(duì)主動(dòng)式太赫茲調(diào)頻連續(xù)波掃描成像系統(tǒng)，重點(diǎn)考慮太赫茲波在材料內(nèi)部發(fā)生折射與反射情況，通過高斯迭代算法計(jì)算出太赫茲波實(shí)際的傳播路徑與損耗，利用改進(jìn)的距離偏移算法重構(gòu)目標(biāo)的三維圖像分布，從而實(shí)現(xiàn)利用太赫茲波進(jìn)行材料內(nèi)部缺陷檢測的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高斯迭代算法的太赫茲材料內(nèi)部缺陷檢測方法。

背景技術(shù)

太赫茲三維全息成像技術(shù)具有空間分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于復(fù)合材料檢測、隱身涂層材料檢測、隔熱材料內(nèi)部缺陷檢測等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的太赫茲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用透鏡聚焦原理，在算法反演過程中沒有考慮電磁波的路徑折射情況，非常不利于提高材料內(nèi)部缺陷的檢測準(zhǔn)確度。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用主動(dòng)式太赫茲調(diào)頻連續(xù)波掃描成像系統(tǒng)進(jìn)行材料內(nèi)部缺陷檢測技術(shù)，通過對(duì)待測材料目標(biāo)進(jìn)行二維平面掃描獲得目標(biāo)的散射數(shù)據(jù)，然后利用散射數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像重構(gòu)，獲得目標(biāo)的三維圖像分布，從而直觀的顯示出材料內(nèi)部的缺陷，其基本的工作原理如圖1所示。

三維成像的任務(wù)就是依據(jù)測量目標(biāo)得到的散射數(shù)據(jù)s(x',y',k)，重構(gòu)目標(biāo)的散射系數(shù)分布δ(x,y,z)，同時(shí)給出目標(biāo)三維散射分布圖。三維成像算法過程可用表述為如下方程：

上述方程中式(1)對(duì)X'Y'平面測量的散射場回波信號(hào)s(x',y',k)沿橫向測量平面進(jìn)行平面波展開，得到沿任意α方向傳播的平面波在測量面z＝z₀上的分量值S(k_x,k_y,k)，平面波沿z方向傳播z₀距離，即方程組中式(2)等號(hào)右邊的距離偏移處理，得到任意α方向傳播的平面波在z＝0坐標(biāo)平面上的分量。通過方程組中式(3)的變量代換得到任意α方向傳播平面波的完整波譜S'(k_x,k_y,k_z)，所有傳播方向的平面波疊加得到目標(biāo)三維散射強(qiáng)度分布δ(x,y,z)，最后利用目標(biāo)三維散射強(qiáng)度分布進(jìn)行材料內(nèi)部缺陷分析。

現(xiàn)有的以主動(dòng)式太赫茲調(diào)頻連續(xù)波成像技術(shù)、太赫茲時(shí)域光譜儀成像技術(shù)等為基本原理的材料內(nèi)部缺陷檢測的主要缺點(diǎn)是沒有考慮電磁波在目標(biāo)材料內(nèi)部的實(shí)際傳播速度而仍然默認(rèn)為3e8m/s，當(dāng)電磁波在由空氣中入射到材料內(nèi)部進(jìn)行傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，從而降低該方法對(duì)缺陷檢測的位置精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于高斯迭代算法的太赫茲材料內(nèi)部缺陷檢測方法，本發(fā)明綜合考慮電磁波傳播到材料內(nèi)部的傳播速度，利用高斯迭代算法精確計(jì)算出電磁波精確的傳播路徑，再結(jié)合改進(jìn)的距離偏移算法，通過重構(gòu)目標(biāo)的三維圖像精確分布，完成目標(biāo)缺陷分布的直觀顯示，提高缺陷檢測的位置精度。

一種基于高斯迭代算法的太赫茲材料內(nèi)部缺陷檢測方法，包括：

利用主動(dòng)式太赫茲調(diào)頻連續(xù)波掃描成像系統(tǒng)進(jìn)行材料內(nèi)部缺陷檢測，通過對(duì)待測材料目標(biāo)進(jìn)行二維平面掃描獲得目標(biāo)的散射數(shù)據(jù)；

對(duì)目標(biāo)的散射數(shù)據(jù)關(guān)于頻域作傅里葉逆變換到時(shí)間域；

對(duì)反應(yīng)在被測材料前表面和后表面的時(shí)域信號(hào)加門函數(shù)，抑制反應(yīng)在被測材料前表面和后表面的時(shí)域上的強(qiáng)反射信號(hào)；

經(jīng)過門函數(shù)處理后的信號(hào)關(guān)于時(shí)域作傅里葉變換；